專利名稱：用于陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)的超聲測(cè)試方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于檢測(cè)陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部不連續(xù)性的方法，具體來(lái) 講，涉及一種超聲測(cè)試方法和設(shè)備，其能快速且有效地確定這種結(jié)構(gòu)內(nèi)是否存在內(nèi) 部不連續(xù)性。
背景技術(shù)：
陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)被用于車(chē)輛排氣系統(tǒng)，以減少污染物。這種結(jié)構(gòu)一般包括網(wǎng) 狀的互連網(wǎng)壁，這些壁構(gòu)成了細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)氣單元的矩陣，這些單元可以是例如方形、 八邊形或六邊形的。網(wǎng)狀的網(wǎng)壁最好由圓柱形外皮包圍著，該外皮一體地連接到這 些網(wǎng)壁的外邊緣，以形成罐形結(jié)構(gòu)或橢圓形結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)具有相對(duì)的入口和出 口，以便通過(guò)這些單元的矩陣接收廢氣并且排出廢氣。
這種陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)可被用作柴油動(dòng)力汽車(chē)或其它裝備的排氣系統(tǒng)中的粒子 過(guò)濾器或汽車(chē)的催化轉(zhuǎn)化器。當(dāng)被用作粒子過(guò)濾器時(shí)，最好以"棋盤(pán)"方式塞緊這種 結(jié)構(gòu)的入口端和出口端上的單元的開(kāi)口端，使得進(jìn)入該結(jié)構(gòu)的入口端的廢氣必須穿 過(guò)多孔的陶瓷網(wǎng)壁，才能允許它們從該結(jié)構(gòu)的出口端的單元的開(kāi)口中排出。當(dāng)被用 作催化轉(zhuǎn)化器時(shí)，這些單元保持未塞緊的狀態(tài)，使得廢氣可以直接流過(guò)這些單元， 并且這些單元壁都涂有貴金屬催化劑，其中包含例如鉑、銠、或鈀。在這些網(wǎng)壁達(dá)
到起燃(light-off)溫度之后，網(wǎng)壁上所浸漬的催化劑會(huì)使C02氧化，并且使NOx 分離成N2和02。陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)的這兩種應(yīng)用對(duì)于減少污染物而言都是重要的， 否則這些污染物就被排放到環(huán)境中了 。
這種陶瓷結(jié)構(gòu)最好是這樣形成的通過(guò)一模具，擠出堇青石、莫來(lái)石、碳化 硅、或鈦酸鋁的膏狀陶瓷前體，以同時(shí)形成網(wǎng)狀的網(wǎng)壁以及一體連接的外皮。所得 擠出的生坯陶瓷體被切割、干燥且被移到爐子中，該爐子將生坯陶瓷體轉(zhuǎn)換成燒過(guò) 的陶瓷體。接下來(lái)，按上述圖案塞緊燒過(guò)的陶瓷體以形成柴油機(jī)粒子過(guò)濾器，或者 對(duì)其進(jìn)行催化劑洗滌涂敷以使貫流(flow-through)單元的壁浸漬了催化劑。不幸的是，在擠出、處理和燒制的過(guò)程中，陶瓷基板之內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部損 壞，這會(huì)有損陶瓷體除去來(lái)自汽車(chē)排氣系統(tǒng)(該陶瓷體最終就被安裝在該系統(tǒng)中) 中的污染物的性能。這種損壞可能包括沿該結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸取向的裂紋；以及與該軸
橫向相交的裂紋，在下文中被稱為軸向裂紋和"環(huán)向(ring-off)"裂紋。在該結(jié)構(gòu)的
網(wǎng)狀網(wǎng)壁與外皮之間的局部分離，會(huì)使其它損壞顯現(xiàn)出來(lái)。最終，在該結(jié)構(gòu)表面上 可能出現(xiàn)外部細(xì)線裂紋或其它有損強(qiáng)度的劃痕和變形。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知有若干種用于測(cè)試各種制造部件有沒(méi)有不連續(xù)性的方法。
這些方法包括X射線檢測(cè)和CT掃描。然而，這種X射線檢測(cè)對(duì)蜂窩式陶瓷結(jié)構(gòu) 內(nèi)部可能存在的內(nèi)部裂紋不敏感，除非該缺陷大于某一尺寸。即使當(dāng)該缺陷足夠大 到能夠被檢測(cè)時(shí)，也必須仔細(xì)地檢查該X射線圖像的精細(xì)細(xì)節(jié)，才能區(qū)分這種缺 陷。完整地檢査一個(gè)蜂窩式結(jié)構(gòu)可能會(huì)花幾個(gè)小時(shí)，這對(duì)于實(shí)際制造工藝而言太長(zhǎng) 了。與X射線檢查的原理相同的其它技術(shù)(比如X射線分層攝影法和層析成像術(shù)) 也都具有相同的缺點(diǎn)，它們需要長(zhǎng)得多的時(shí)間和多得多的努力，從而不能在適合實(shí) 際制造工藝的時(shí)幀內(nèi)有效且可靠地檢測(cè)到裂紋和其它不連續(xù)性。
很明顯，需要一種用于檢測(cè)陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)的方法，它能夠快速且可靠地檢 測(cè)有沒(méi)有軸向裂紋或"環(huán)向"裂紋等不連續(xù)性、外皮分離、外部細(xì)線裂紋、或其它變 形或故障，這些缺陷可能?chē)?yán)重有損陶瓷結(jié)構(gòu)在排氣系統(tǒng)中的作用。理想情況下，這 種方法是快速的、非入侵式的，且能夠很好地納入標(biāo)準(zhǔn)制造工藝中。最終，期望這 種方法適用于生坯陶瓷結(jié)構(gòu)或燒制的陶瓷結(jié)構(gòu)，使得使用該檢測(cè)方法時(shí)可不再需要 燒制有缺陷的生坯陶瓷體，并且對(duì)完成的、燒制的成品進(jìn)行最終的檢查。

發(fā)明內(nèi)容
一般說(shuō)來(lái)，本發(fā)明是一種用于檢測(cè)經(jīng)燒制或生坯陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)中的不連續(xù) 性或非均勻性的方法，該方法能避免或至少改善與現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試方法相關(guān)聯(lián)的所
有缺陷。為此，該方法包括如下步驟將超聲發(fā)射器置于蜂窩式結(jié)構(gòu)上的第一外 部位置附近；將超聲接收器置于蜂窩式結(jié)構(gòu)上的第二外部位置附近；驅(qū)動(dòng)發(fā)射器 以產(chǎn)生超聲波，該超聲波傳導(dǎo)穿過(guò)蜂窩式結(jié)構(gòu)的內(nèi)部；在接收器處接收穿過(guò)蜂窩 式結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的超聲波；然后基于該超聲波產(chǎn)生一響應(yīng)信號(hào)。接下來(lái)，除去出現(xiàn)在響應(yīng)信號(hào)中的噪聲以產(chǎn)生經(jīng)過(guò)濾的響應(yīng)信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行分析以確定是否存在內(nèi)部 不連續(xù)性或非均勻性。
較佳地，驅(qū)動(dòng)發(fā)射器以產(chǎn)生小于約5MHZ的超聲波，使得傳導(dǎo)穿過(guò)蜂窩式結(jié)
構(gòu)的超聲波具有相對(duì)較高的信噪比。更佳地，發(fā)射器產(chǎn)生介于約150和700kHz之 間的超聲波，介于150和500kHz之間則最佳。
上述超聲頻率特別有益于敏銳地分辨出由選自堇青石、碳化硅、莫來(lái)石、或 鈦酸鋁的陶瓷材料所構(gòu)成陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)性，這種結(jié)構(gòu)的多孔率介于 15%和85%之間，介于20%和45%之間則更佳。該方法可用于檢測(cè)網(wǎng)狀的網(wǎng)壁之 內(nèi)的軸向裂紋或環(huán)向裂紋，還可用于檢測(cè)網(wǎng)壁和外皮之間的分離。該方法也能夠檢 測(cè)表面劃痕和變形。
超聲發(fā)射器和接收器可以位于陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)上不同的位置或相同的位置 處。當(dāng)發(fā)射器和接收器位于陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)上的同一位置時(shí)，發(fā)射器和接收器可以 包括一種組合式超聲收發(fā)器，并且傳導(dǎo)穿過(guò)該結(jié)構(gòu)的超聲波可以是一種脈沖回波。 當(dāng)超聲接收器和發(fā)射器位于蜂窩式結(jié)構(gòu)上不同的位置時(shí)，它們可以位于該結(jié)構(gòu)相對(duì) 兩側(cè)上彼此相對(duì)的位置處，并且傳導(dǎo)穿過(guò)蜂窩式結(jié)構(gòu)的超聲波可以是一種透射超聲 波。
陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)可以是一種貫流結(jié)構(gòu)，它具有多個(gè)空氣通路和基板通路，并 且傳導(dǎo)穿過(guò)蜂窩式結(jié)構(gòu)的超聲波可以是穿過(guò)空氣通路或穿過(guò)基板而傳導(dǎo)的。當(dāng)陶瓷 結(jié)構(gòu)是生坯陶瓷體時(shí)，超聲波最好是穿過(guò)該結(jié)構(gòu)的空氣通路而傳導(dǎo)的。當(dāng)陶瓷結(jié)構(gòu) 未被燒制時(shí)，超聲波最好是穿過(guò)基板通路而傳導(dǎo)的。
超聲發(fā)射器和接收器可以被定位成與陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)相接觸，或者位于該結(jié) 構(gòu)外壁附近的非接觸位置處。在經(jīng)過(guò)濾的第一響應(yīng)信號(hào)被分析之后，超聲發(fā)射器和 接收器可以相對(duì)于蜂窩式結(jié)構(gòu)而重新定位，并且再次驅(qū)動(dòng)，以使得任何內(nèi)部不連續(xù) 性或非均勻性最終都被檢測(cè)到。若不使用按順序重新定位的單個(gè)超聲發(fā)射器和接收 器，則可以使用陣列式超聲發(fā)射器和接收器來(lái)更迅速地"掃描"整個(gè)陶瓷體從而確定 是否存在任何不連續(xù)性或非均勻性。在本發(fā)明的較佳方法中，超聲發(fā)射器和接收器 的陣列位于陶瓷體外壁附近但不與之接觸，以使得可以迅速且有效地掃描該陶瓷體 以檢測(cè)有沒(méi)有缺陷。本發(fā)明還包括一種用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非接觸掃描方法的設(shè)備，該設(shè)備包括 超聲發(fā)射器陣列，位于蜂窩式結(jié)構(gòu)附近但并不與之接觸；以及超聲接收器陣列，其 與超聲發(fā)射器陣列相對(duì)，用于接收穿過(guò)該結(jié)構(gòu)傳播的超聲波。超聲發(fā)射器陣列和超 聲接收器陣列可以定位成彼此相對(duì)，并且該設(shè)備可包括用于在這兩個(gè)陣列之間移動(dòng) 陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)的傳送帶或其它裝置?；蛘撸暟l(fā)射器和接收器的陣列可包括單 個(gè)超聲收發(fā)器陣列，當(dāng)蜂窩式結(jié)構(gòu)相對(duì)于收發(fā)器陣列移動(dòng)時(shí)該收發(fā)器陣列發(fā)射并接 收超聲脈沖，以便于通過(guò)脈沖回波技術(shù)來(lái)確定有沒(méi)有不連續(xù)性或其它非均勻性。


圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的催化劑的貫流陶瓷基板的透視圖，它具有內(nèi)部不連續(xù)性。 圖1B是圖1A的陶瓷基板沿著1B-1B線的平面局部視圖(％段)。 圖1C是圖1A的陶瓷基板沿著1C-1C線的部分側(cè)面橫截面圖。 圖2A是本發(fā)明的接觸透射超聲測(cè)試方法應(yīng)用于貫流陶瓷基板的示意圖。 圖2B是上述方法的接觸透射實(shí)施方式應(yīng)用于用作粒子過(guò)濾器的被塞緊的基 板的示意圖。
圖2C是上述方法的脈沖-回波實(shí)施方式應(yīng)用于比如粒子過(guò)濾器的被塞緊的陶 瓷基板的示意圖。
圖3A是示出了本發(fā)明的方法的透射實(shí)施方式的原理的示意圖。
圖3B和3C分別示出了穿過(guò)沒(méi)有內(nèi)部不連續(xù)性的基板和有內(nèi)部不連續(xù)性的基 板而透射的超聲波的振幅。
圖3D示出了穿過(guò)具有很大的(阻擋的)內(nèi)部不連續(xù)性的基板而透射的超聲波 的振幅。
圖4A是示出了本發(fā)明的方法的脈沖回波實(shí)施方式的原理的示意圖。 圖4B是示出針對(duì)無(wú)裂紋柴油機(jī)粒子過(guò)濾器基板脈沖回波的振幅隨時(shí)間而變 化的圖形軌跡。
圖4C是示出針對(duì)有裂紋的柴油機(jī)粒子過(guò)濾器脈沖回波的振幅隨時(shí)間而變化 的曲線圖。
圖5A、 5B和5C分別示出了在具有單個(gè)小裂紋、兩個(gè)小裂紋以及兩個(gè)裂紋(其 中第二個(gè)裂紋被遮擋了)的陶瓷基板中反射的脈沖回波的"振幅-時(shí)間"曲線圖。圖6A是本發(fā)明的非接觸裝置的第一實(shí)施方式的示意圖，該裝置具有超聲發(fā)射和接收 換能器的相對(duì)線性陣列，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非接觸方法。
圖6B是本發(fā)明的非接觸裝置的第二實(shí)施方式的示意圖，該裝置具有超聲發(fā)射
和接收換能器的環(huán)形陣列，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非接觸方法，并且進(jìn)一步示出了本實(shí) 施方式的操作。
圖6C示出了圖6B的陣列所產(chǎn)生的超聲信號(hào)的振幅在含內(nèi)部不連續(xù)性的基板 的長(zhǎng)度X上產(chǎn)生的變化。
圖7是本發(fā)明的非接觸測(cè)試裝置的實(shí)施方式的示意圖，其中兩個(gè)相對(duì)的超聲 換能器同時(shí)在基板末端上進(jìn)行掃描以檢測(cè)不連續(xù)性。
圖8是圖7的非接觸測(cè)試裝置的實(shí)施方式的局部橫截面圖。
圖9A和9B是用于貫流基板的、圖7所示非接觸測(cè)試裝置的實(shí)施方式所產(chǎn)生 信號(hào)的軌跡。
圖10A和10B是用于蜂窩式過(guò)濾器的、圖7所示非接觸測(cè)試裝置的實(shí)施方式 所產(chǎn)生信號(hào)的軌跡。
圖11和12分別是根據(jù)非接觸測(cè)試方法的各個(gè)實(shí)施方式的IR和TOF圖像的 光柵掃描圖像。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，參照?qǐng)D1A、 1B和1C，本發(fā)明的方法和設(shè)備特別適合用于檢測(cè)柴油機(jī) 和汽車(chē)排氣系統(tǒng)中所使用的陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)1中可能存在的不連續(xù)性或其它非均 勻性。這種結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)壁5的網(wǎng)格3，用于限定沿著結(jié)構(gòu)1的旋轉(zhuǎn)軸的導(dǎo)氣單元7。 網(wǎng)壁5的網(wǎng)格3被外皮9包圍。外皮9具有內(nèi)邊緣11，它一般一體地(除了在缺 陷處)連接到網(wǎng)壁5的網(wǎng)格3的外邊緣，圖1B給出最佳示出。所得的罐形結(jié)構(gòu)具 有入口端13，用于接收來(lái)自柴油機(jī)或汽車(chē)引擎的廢氣；以及出口端15，用于排 出這些氣體。
被用作貫流催化劑基板的陶瓷蜂窩式基板1具有介于入口端13和出口端15 之間完全開(kāi)放的單元7。單元7的密度可以介于約100-900個(gè)單元/平方英寸。單元 密度可以最大化，以使直接吹過(guò)導(dǎo)氣單元7的汽車(chē)廢氣與網(wǎng)壁5的接觸面積達(dá)到最大。為了減小貫流基板1施加于廢氣上的壓力降，網(wǎng)壁5通常很薄，即為2-10密
耳甚至2-6密耳的量級(jí)。
當(dāng)這種蜂窩式結(jié)構(gòu)1被用作壁流過(guò)濾器(比如柴油機(jī)粒子過(guò)濾器)時(shí)，按"棋
盤(pán)"圖形塞緊入口端13和出口端15處的單元7的開(kāi)口端，以迫使柴油機(jī)排氣穿過(guò) 多孔的網(wǎng)壁5，再?gòu)某隹诙?5出來(lái)。與被用作催化特征的基板中的情況相比，單 元7的密度較低，即一般介于約100-400個(gè)單元/平方英寸，并且網(wǎng)壁5通常較厚， 達(dá)到10-25密耳甚至12-16密耳厚的量級(jí)。不管結(jié)構(gòu)1被用作催化載體還是粒子過(guò) 濾器，外皮9的厚度大約是網(wǎng)壁5的四倍。
通過(guò)擠出模具擠出堇青石、莫來(lái)石、碳化硅、或鈦酸鋁的可塑性陶瓷形成前 體，就制造出這種結(jié)構(gòu)l。這種擠出的"生坯陶瓷體"接下來(lái)被切割和干燥。這種生 坯陶瓷體相當(dāng)易碎，必須被運(yùn)送到爐子中，熱量將相對(duì)較軟且易碎的生坯陶瓷體轉(zhuǎn) 變成硬化的經(jīng)燒制的蜂窩體。
不幸的是，擠出工藝以及對(duì)所得的易碎的生坯陶瓷體進(jìn)行后續(xù)必需的處理(包 括切割和燒制)都可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)1內(nèi)部出現(xiàn)不連續(xù)性和非均勻性17。即使生坯陶 瓷體被燒制之后，蜂窩式結(jié)構(gòu)中相對(duì)較薄的脆壁也有可能因機(jī)械沖擊和壓力而破 裂。這種不連續(xù)性17可包括環(huán)向裂紋19，其取向與結(jié)構(gòu)1的旋轉(zhuǎn)軸橫向交叉； 以及軸向裂紋21，其取向平行于該軸。另外，在網(wǎng)壁5的網(wǎng)格3的外邊緣與外皮9 的內(nèi)邊緣ll之間，可能出現(xiàn)分離23。當(dāng)所得的結(jié)構(gòu)l被用作粒子過(guò)濾器時(shí)，這種 不連續(xù)性17可使廢氣完全流過(guò)結(jié)構(gòu)1而不進(jìn)行過(guò)濾。當(dāng)結(jié)構(gòu)1被用作催化劑載體 時(shí)，這種不連續(xù)性17形成了局部的快速流動(dòng)區(qū)域，這可使廢氣中的污染物不發(fā)生 催化分解。非均勻性包括尺寸變化(與基板內(nèi)部壁厚、壁取向和/或波紋有關(guān)的 幾何尺寸)；以及微結(jié)構(gòu)變化，比如該結(jié)構(gòu)內(nèi)的密度差異、多孔率的變化和微裂紋 的量的變化。
圖2A示出了本發(fā)明的方法的第一實(shí)施方式，該方法應(yīng)用于貫流陶瓷結(jié)構(gòu)25， 其單元7限定了在該結(jié)構(gòu)的入口端13和出口端15處具有開(kāi)口 29a、 29b的空氣通 道27。該模式在本文中被稱為"接觸透射"方法。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方式中，發(fā) 射超聲信號(hào)使之穿過(guò)在入口端13和出口端15之間延伸的網(wǎng)壁5。為此，測(cè)試超聲 設(shè)備32設(shè)置有發(fā)射換能器33，用于發(fā)射超聲波34 (由波狀箭頭來(lái)表示)；以及 接收換能器35，用于接收這些波34。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)射和接收換能器33、 35保持相對(duì)的關(guān)系，并且與結(jié)構(gòu)25相接觸，并且在結(jié)構(gòu)25的入口端13 和出口端15上周期性地重新定位并重新驅(qū)動(dòng)，以使得接收換能器35周期性地接收 直接從發(fā)射換能器33中發(fā)射的超聲波34。每一次，換能器33、 35都基本上橫跨 該結(jié)構(gòu)彼此直接對(duì)準(zhǔn)。發(fā)射和接收換能器33、 35可以是本領(lǐng)域公知的壓電換能器。 接收壓電換能器35響應(yīng)于從發(fā)射換能器33中發(fā)射的超聲信號(hào)34而諧振，這使它 產(chǎn)生一電信號(hào)。該信號(hào)轉(zhuǎn)而被傳導(dǎo)至數(shù)字處理器37。數(shù)字處理器37過(guò)濾由接收換 能器35所接收到的信號(hào)34中的噪聲(該噪聲是超聲波34在換能器33、 35之間多 次反射而導(dǎo)致的)，并且將過(guò)濾后的信號(hào)發(fā)送給顯示器39。或者，也可以使用其 它合適的超聲測(cè)試換能器。
發(fā)射和接收換能器的組合輸出產(chǎn)生了一種在基板25的直徑或弦上的線性掃 描。當(dāng)基板25是如圖2A所示的貫流基板時(shí)，換能器33、 35可在發(fā)射換能器33 直接位于縱向網(wǎng)壁5之一的上方時(shí)被驅(qū)動(dòng)，以使得波34被傳導(dǎo)穿過(guò)基板自身。
較佳地，發(fā)射換能器33所產(chǎn)生的超聲波34的頻率小于約5 MHz。更佳地， 用于接觸透射方法的超短波34的頻率介于約150和700 KHz之間，介于150和500 KHz之間最佳。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在這些范圍中產(chǎn)生超聲波34時(shí)，信噪比達(dá)到最大。 作為對(duì)比，當(dāng)使用更高頻率的超聲輻射時(shí)，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，用于形成基板25的材料 所固有的多孔率使得很難(若非不可能的話)分辨結(jié)構(gòu)1內(nèi)部的不連續(xù)性17，這 是因很大的噪聲因子所導(dǎo)致的。
圖2B示出了本發(fā)明的應(yīng)用于濾波器類型的陶瓷基板40的接觸方法。這種基 板40具有位于各個(gè)導(dǎo)氣單元7的一端的端部塞子42，以限定塞緊的通道43。先前 所描述的操作模式也可在這里使用。同樣，在本發(fā)明的此特定模式中，發(fā)射和接收 換能器33、 35保持相對(duì)的關(guān)系，并且沿著基板40的直徑或弦按順序地重新定位， 并且按順序地驅(qū)動(dòng)，以便于產(chǎn)生基板40的一系列線性掃描。
圖2C示出了本發(fā)明方法的備選實(shí)施方式，其中系統(tǒng)32包括發(fā)射和接收換能 器，它們被用到單個(gè)超聲收發(fā)器45中，并且超聲波的反射回波被檢測(cè)到。該模式 在本文中被稱為"脈沖回波"方法。上述方法的這種特定實(shí)施方式以"聲納"方式操 作，其中收發(fā)器45所產(chǎn)生的超聲波在基板40的相反一端被反射彈回來(lái)。在上述方 法的這種特定實(shí)施方式中，使用了透射過(guò)程，其中透射波34和反射波47穿過(guò)基板 40的縱向網(wǎng)壁5而透射。在上述方法的本實(shí)施方式中，超聲收發(fā)器45放置成在入口端13和出口端15處與結(jié)構(gòu)40相接觸，并且按照與圖2A和2B所示方法相同的 方式按順序地重新定位和重新驅(qū)動(dòng)，以使得在基板40的直徑或弦上進(jìn)行掃描的操 作得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)使用這種脈沖回波方法，用經(jīng)反射的回波就可以檢測(cè)并定位不連 續(xù)性和/或非均勻性17 (比如內(nèi)部裂紋)。此外，內(nèi)部均勻性也可以被檢測(cè)到。這 種脈沖回波方法同樣可應(yīng)用于如圖所示包括塞子42的過(guò)濾器40，但是也可用于檢 測(cè)貫流基板中的不連續(xù)性和非均勻性17。
圖2A、 2B和2C所示的方法可通過(guò)市場(chǎng)上買(mǎi)得到的超聲測(cè)試裝備來(lái)實(shí)現(xiàn)(比 如美國(guó)麻薩諸塞州Waltham的Panametrics-NDT公司制造的型號(hào)EPOCH 4 PLUS 系列)。使用20-80 dB (最好為40-60 dB)的增益以及介于約100 KHz和1 MHz 之間(最好為300 KHz到800 KHz之間)的過(guò)濾器設(shè)置。發(fā)射器和接收器最好是 保護(hù)性的隔膜換能器或干燥-耦合劑換能器。這種換能器可具有順應(yīng)的表面或彈性 的隔膜，其被設(shè)置成與基板相接觸。任選地，隔膜可被設(shè)置成和基板相接觸，并且 在隔膜和所使用的標(biāo)準(zhǔn)超聲換能器之間可涂敷凝膠。
圖3A-3C示出了圖2A-2B所示方法的接觸透射實(shí)施方式是如何操作的。特別 是，圖3B是當(dāng)沒(méi)有不連續(xù)性時(shí)沿長(zhǎng)度方向透射穿過(guò)基板1的超聲波34的振幅的 曲線圖。如圖3A所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)發(fā)射換能器33以產(chǎn)生超聲波34時(shí)，該超聲波透射 穿過(guò)基板1的整個(gè)長(zhǎng)度。因此，接收換能器35在接收到略有衰減的波34時(shí)就記錄 相對(duì)較高的振幅脈沖36A、 36B (圖3B)。作為對(duì)比，當(dāng)沿著發(fā)射和接收換能器33 和35之間的路徑存在小裂紋或不連續(xù)性時(shí)，該軌跡按定時(shí)選通的方式產(chǎn)生了一個(gè) 或多個(gè)峰值36C、 36D。當(dāng)基板1中存在顯著的裂紋或不連續(xù)性時(shí)，如圖3D所示， 接收換能器35沒(méi)有接收到或記錄超聲波的高振幅脈沖。相反，接收換能器35所產(chǎn) 生的電信號(hào)36E仍然保持圖示的平坦。因此，該軌跡中的平坦線條表示在所測(cè)試 的位置處基板1之內(nèi)有顯著的內(nèi)部裂紋或其它缺陷。當(dāng)然，通過(guò)在許多其它位置重 新測(cè)試，可將每次測(cè)試的圖像組合起來(lái)，從而提供關(guān)于任何所存在缺陷的空間圖像。
圖4A-4C示出了圖2所示方法的脈沖回波實(shí)施方式是如何操作的。當(dāng)超聲收 發(fā)器45產(chǎn)生超聲波脈沖34時(shí)，它從基板1的入口端13透射穿過(guò)網(wǎng)壁，其中它在 出口端15所限定的基板-空氣界面處被反射。如果在超聲波34的路徑中沒(méi)有不連 續(xù)性(比如裂紋)，則收發(fā)器45所接收到的唯一的反射波47就是在本示例中由出 口端15所限定的基板的后壁所反射掉的波。圖4B示出了在沒(méi)有明顯破裂的情況下接收到的信號(hào)的振幅與時(shí)間的圖形軌跡。特別是，在定時(shí)選通48之內(nèi)沒(méi)有明顯
的峰值。然而，當(dāng)在超聲波或脈沖34的路徑中存在內(nèi)部裂紋或其它不連續(xù)性19 時(shí)，被反射的波47在定時(shí)選通48之內(nèi)的軌跡中產(chǎn)生了額外的尖峰20，就像圖4C 所示的那樣。具體來(lái)講，被反射的波47產(chǎn)生位于該圖端部附近的后壁尖峰49A， 它來(lái)自于蜂窩式結(jié)構(gòu)的后壁處所反射的超聲回波；還產(chǎn)生位于該圖左側(cè)的主重?fù)艏?峰49B，該信號(hào)表示入口面13處的反射情況。本發(fā)明的這種脈沖回波實(shí)施方式的 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以基本上確定裂紋19沿著圓柱形基板1的旋轉(zhuǎn)軸的位置。缺陷19 的相對(duì)位置是通過(guò)定時(shí)選通48之內(nèi)的峰值20的相對(duì)位置來(lái)確定的。當(dāng)環(huán)向裂紋或 不連續(xù)性足夠大時(shí)，它可完全阻擋入射的超聲波。在這種情況下，被反射的波47 可能只產(chǎn)生來(lái)自裂紋的回波，并且沒(méi)有"后壁"回波從而后壁峰值49A的振幅將處 于背景噪聲的量級(jí)上。
圖5A、 5B和5C示意性地示出了與陶瓷蜂窩式基板1中可能存在的不同圖案 的裂紋或其它類型的不連續(xù)性相關(guān)聯(lián)的脈沖回波特性圖。圖5A是圖4C所示脈沖 回波特性圖的示意性等價(jià)物，其中在該圖左側(cè)和右側(cè)處的超聲換能器45的"主重 擊"脈沖49B以及后壁回波脈沖49A之間分別產(chǎn)生了單個(gè)尖峰20。它表示蜂窩式 基板1中的單個(gè)裂紋19。圖5B示出了兩個(gè)不同的裂紋19a、 19b是如何產(chǎn)生兩個(gè) 不同的尖峰信號(hào)20a、 20b的，這兩個(gè)裂紋并沒(méi)有沿著陶瓷蜂窩式基板1的旋轉(zhuǎn)軸 而彼此對(duì)齊。這些峰值的相對(duì)振幅表示這兩個(gè)裂紋19a、 19b的相對(duì)大小。此外， 聲納原理不僅可以用于確定裂紋20a和20b沿著該軸的相對(duì)位置，還可以確定它們 的絕對(duì)位置。它們的位置與峰值20a、 20b到峰值49A、 49B的相對(duì)位置有關(guān)。最 終，圖5C示出了在相對(duì)較大的裂紋19c沿著蜂窩式基板l的軸遮住了相對(duì)較小 的裂紋19d的罕見(jiàn)情況下，較大裂紋的特性圖會(huì)遮住較小裂紋19d的特性圖。通常， 這種遮擋在實(shí)踐中不是問(wèn)題，因?yàn)樵谫|(zhì)量控制檢測(cè)過(guò)程中單個(gè)相當(dāng)大的不連續(xù)性的 存在就足以將該基板棄用。然而，如果必須要避免這種不期望有的遮蔽，則通過(guò)沿 著兩個(gè)軸(而非僅一個(gè)軸)即從另一端對(duì)基板l進(jìn)行掃描就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
圖6A示出了本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施方式50，它可以被用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的 非接觸方法。該方法和裝置被設(shè)計(jì)成以一種非接觸方法快速地掃描陶瓷蜂窩式基板 l的整個(gè)橫截面，以尋找內(nèi)部缺陷或不均勻性。該裝置50包括發(fā)射換能器33的陣 列或行52，它們相對(duì)于接收換能器35的陣列或行54而以相對(duì)關(guān)系排列。在操作中，在陶瓷蜂窩式基板以及接收和發(fā)射換能器的頂部和底部陣列52、 54之間有相 對(duì)的移動(dòng)，同時(shí)，換能器發(fā)射器的頂部一行52周期性地且同時(shí)地發(fā)射超聲脈沖波 34。對(duì)于圖6A的配置而言，上述相對(duì)移動(dòng)按逐漸遞增的方式在進(jìn)出紙面的方向上 進(jìn)行，其中針對(duì)該掃描中的每一次遞增都產(chǎn)生一個(gè)新的脈沖。接收器行54接收這 些波，并且將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)轉(zhuǎn)而被傳導(dǎo)至數(shù)字處理器37。處理器 37轉(zhuǎn)而產(chǎn)生多個(gè)平行的圖，它們共同在其整個(gè)橫截面上產(chǎn)生蜂窩式基板1的完整 掃描，然后它們可以被顯示在監(jiān)視器39上。在較佳的實(shí)施方式中，通過(guò)傳送帶(未 示出)，陶瓷基板1可以相對(duì)于換能器發(fā)射器和接收器的行52、 54而移動(dòng)。發(fā)射 器52、 54的陣列最好像蜂窩式基板1的寬度那么大，以使得掃過(guò)一次就可以提供 關(guān)于該基板的合適完整篩選。當(dāng)然，在每一次掃過(guò)之后經(jīng)重新定位，就可使用更小 的陣列來(lái)提供完整的掃描覆蓋。
圖6B示出了本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施方式60，它用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的非 接觸實(shí)施方式，并且包括換能器61的陣列，這些換能器從蜂窩式基板1的圓周外 圍的皮9向外徑向地定位，并且最好按圓形圖案來(lái)排列。陣列61最好沿著半圓62、 64定位，陣列61可包括例如以相對(duì)的方式成對(duì)地排列的四個(gè)換能器發(fā)射器33和 四個(gè)換能器接收器35。較佳地，發(fā)射器33位于第一半圓62中，四個(gè)接收器35位 于第二半圓64中。換能器陣列61的電輸入和輸出被連接到處理器和顯示器，出于 簡(jiǎn)化的目的，它們?cè)趫D5B中沒(méi)有示出。在操作過(guò)程中，通過(guò)所示的傳送帶66，移 動(dòng)陶瓷蜂窩式基板1使其穿過(guò)陣列61，以使得在蜂窩式基板1的整個(gè)長(zhǎng)度X上直 徑掃描其圓周，以確定是否存在內(nèi)部不連續(xù)性17 (比如環(huán)向裂紋19、軸向裂紋21、 和/或皮分離23)。當(dāng)然，根據(jù)蜂窩式基板1的尺寸或想要的分辨率，可增多或減 少上述換能器對(duì)的個(gè)數(shù)。該方法和裝置也可用于檢查干燥的生坯蜂窩式結(jié)構(gòu)，比如 蜂窩式圓木結(jié)構(gòu)，它包括兩段或多段未切割的蜂窩式結(jié)構(gòu)。
圖6C示意性地示出了換能器陣列61相對(duì)于蜂窩式基板1的縱軸的組合式輸 出。在該圖的C,段，蜂窩式基板l中含軸向裂紋21的那一部分被置于換能器陣列 61之內(nèi)，由此使該陣列所產(chǎn)生的超聲信號(hào)的組合式振幅發(fā)生衰減。該振幅再次上 升到表示正常內(nèi)部結(jié)構(gòu)的頂部基線，直到換能器陣列61被置于環(huán)向裂紋19和皮分 離23的周?chē)Ｈ鐖D6C所示，當(dāng)該陣列與環(huán)向裂紋19對(duì)齊時(shí)，由換能器陣列61
所發(fā)射的信號(hào)的組合式振幅落在區(qū)域C2中，并且進(jìn)一步落在區(qū)域C2 + C3中，其中換能器陣列61同時(shí)限制環(huán)向裂紋19和皮分離23。當(dāng)該陣列被設(shè)置成僅圍繞皮分 離23時(shí)，振幅再次上升到區(qū)域C3中，接下來(lái)， 一旦環(huán)形換能器陣列61越過(guò)皮分 離23的端部，則恢復(fù)到其正常基線以便于基板的軸向長(zhǎng)度X的平衡。
圖7示意性地示出了本發(fā)明的裝置的第三實(shí)施方式69，該裝置用于實(shí)現(xiàn)本發(fā) 明的非接觸方法。在本實(shí)施方式69中，蜂窩式基板1被安裝在合適的固定平臺(tái)65 上，它可包括兩個(gè)導(dǎo)軌或其它合適的夾具，使得輸入面13和輸出面15被露出。換 能器發(fā)射器33和換能器接收器35定位在蜂窩式結(jié)構(gòu)1的相反的兩端處，并且與輸 入面13和輸出面15相鄰。換能器應(yīng)該被安排成緊靠基板1，最好接近端部13、 15。 換能器33、 35與基板1之間的間距最好介于約X英寸(約13 mm)和2英寸(約 51mm)之間。換能器33、 35可以被安裝在機(jī)械支撐系統(tǒng)66上，它們彼此保持相 對(duì)的位置。機(jī)械支撐系統(tǒng)66可以被連接到平移工作臺(tái)67，該工作臺(tái)控制換能器33、 35沿著X和Y坐標(biāo)的位置。通過(guò)驅(qū)動(dòng)平移工作臺(tái)67，使換能器33、35按約0.01-0.1 英寸/秒(0.025-2.5 mm/s)的速度和約0.03-0.1英寸(0.76-2.5mm)的增量沿著X 軸移動(dòng)，就可從預(yù)定的起始位置起對(duì)平移工作臺(tái)67進(jìn)行光柵掃描。在換能器33、 35已前進(jìn)一段大于或等于蜂窩式基板1的直徑的距離之后，可使平移工作臺(tái)67按 大約0.03-0.1英寸(0.76-2.5mm)的增量前進(jìn)，并且重復(fù)在X軸上移動(dòng)的過(guò)程。該 過(guò)程繼續(xù)下去，直到蜂窩式基板1的整個(gè)面13、 15都己被掃描。X和Y的長(zhǎng)度在 遞增，并且工作臺(tái)移動(dòng)速率取決于所需的分辨率。
參照?qǐng)D8，描述了用于貫流基板的圖6A和圖7的裝置的操作方法。在操作過(guò) 程中，換能器33將超聲波發(fā)送到蜂窩式基板25和換能33之間的氣隙26a中，該 超聲波然后進(jìn)入基板25。該超聲波的測(cè)試頻率可以是lOOKHz -1 MHz，最好是 150-700 KHz。因?yàn)榛?5的蜂窩式結(jié)構(gòu)的緣故，所以有兩個(gè)路徑，其一穿過(guò)空 氣通道27中的空氣，另一個(gè)穿過(guò)基板壁5。因?yàn)橥ǖ?7內(nèi)的空氣中與軸向基板壁 5中相比聲速是大不相同的(空氣中聲速約為340m/s)，所以處理器37可被編程 為具有一種在時(shí)域中鎖定的"門(mén)"，以區(qū)分上述兩個(gè)路徑(穿過(guò)空氣34和穿過(guò)基板 壁34')從而檢查該基板。圖9A示出在開(kāi)放空氣中(測(cè)試裝置中沒(méi)有基板)信號(hào) 振幅與時(shí)間的所得軌跡，并且顯示出DTA峰值70，該峰值反應(yīng)了上述兩個(gè)換能器 33、 35之間的距離L的范圍(圖8)。用于DTA峰值的飛行時(shí)間(TOF)由下式 給出TOFDTA = L/C 空氣
其中C w是聲音在空氣中的速度。
圖9B示出了在測(cè)試裝置中有基板的情況下信號(hào)振幅與時(shí)間的所得軌跡。圖8 的距離H是基板25的相應(yīng)高度。在圖9B的軌跡中，顯示了經(jīng)調(diào)制的DTA峰值 72和DTS峰值74。減小的DTA峰值72具有減小的振幅，但是通常與峰值70同 時(shí)出現(xiàn)(圖9A) 。 DTS峰值74的飛行時(shí)間(TOF)是由下式給出的
TDTS = (L-H)/C空氣+ (H/Cmat)
其中Cmat是基板的超聲速度。
因?yàn)槁曇舸┻^(guò)空氣和穿過(guò)壁材的速度是大不相同的，所以峰值72、 74將在時(shí) 間上很好地區(qū)分開(kāi)。為了解釋這些軌跡的數(shù)據(jù)，可設(shè)置兩個(gè)門(mén)76a、 76b，以選擇 DTA信號(hào)72或DTS信號(hào)74。 在蜂窩式基板檢査方法中，DTS信號(hào)74可以被 用于構(gòu)造表示不連續(xù)性的光柵掃描圖像。當(dāng)測(cè)量網(wǎng)在上述結(jié)構(gòu)25的旋轉(zhuǎn)軸上的環(huán) 向裂紋或其它不連續(xù)性時(shí)，DTS圖像可以產(chǎn)生關(guān)于內(nèi)部缺陷或非均勻性的更佳表 示。
圖IOA和IOB示出了在測(cè)試裝置中有(圖10B)和沒(méi)有(圖10B)塞緊的蜂 窩式過(guò)濾器的情況下信號(hào)振幅與時(shí)間的所得軌跡。圖10A示出了在開(kāi)放的空氣中 (測(cè)試裝置中沒(méi)有基板)信號(hào)振幅與時(shí)間的所得軌跡，并且顯示出DTA峰值78， 該峰值反應(yīng)了上述兩個(gè)換能器33、 35之間的距離L的范圍(圖8)。在圖10B的 軌跡中，顯示出DTS峰值79。峰值80和81是來(lái)自該過(guò)濾器端部的多次反射，并 且可以被有效地忽略。DTS峰值79具有可以根據(jù)過(guò)濾器中有沒(méi)有不連續(xù)性或非均 勻性而在各個(gè)位置處變化的振幅。對(duì)于非接觸的方法和裝置而言，所使用的系統(tǒng)必 須是非接觸的超聲測(cè)試系統(tǒng)，例如，可從VN Instruments公司購(gòu)買(mǎi)的型號(hào)SIA7以 及Ultran公司的型號(hào)iPASS。也可以使用單個(gè)元件換能器對(duì)或陣列。在非接觸的情 況下，可以使用更廣的頻率范圍。例如，換能器的驅(qū)動(dòng)頻率可以介于150 KHz和 1.5 MHz之間，介于200 KHz到700 KHz之間則更佳。
在完成光柵掃描之后，可以產(chǎn)生兩個(gè)圖像。 一個(gè)圖像是表示該基板中的DTS 信號(hào)的綜合響應(yīng)(IR)或信號(hào)強(qiáng)度的變化的圖像。另一個(gè)圖像是用于表示該基板中 DTS信號(hào)的TOF的變化的圖像。在光柵掃描圖像中，將形成用于表示內(nèi)部不連續(xù) 性或內(nèi)部非均勻性的圖案。圖11示出了 DTS強(qiáng)度的光柵掃描IR圖像，它顯示出在具有600/4幾何尺寸的堇青石蜂窩式基板中具有分叉的軸向裂紋。圖12示出了
光柵掃描TOF圖像，它也顯示出存在同樣的分叉的軸向裂紋。
在DTS信號(hào)太弱的情況下，可以用門(mén)76來(lái)選擇DTA信號(hào)72，并且可以使用 上述相同的過(guò)程。來(lái)自同一基板的DTA和DTS信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度受單元密度影響， 即基板的900/2與400/6或600/4，還受超聲換能器的工作頻率影響。換句話說(shuō)， 與單元尺寸和單元壁厚度有關(guān)的空氣中的聲波會(huì)影響波的傳播，即DTS 74或DTA 72。因此，基于在本文所列的頻率范圍中執(zhí)行最佳實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，需要調(diào)節(jié)最佳的測(cè) 試頻率。
因?yàn)榉墙佑|超聲測(cè)試固有的限制，即空氣和固體之間存在顯著的聲學(xué)阻抗失 配，所以DTS信號(hào)一般都相當(dāng)微弱。為了對(duì)DTS信號(hào)提供足夠的信噪比，每一個(gè) 掃描位置處最好具有多個(gè)信號(hào)平均。所得的光柵掃描圖像即IR或TOF圖像將更容 易地揭示細(xì)微的特征(裂紋和/或非均勻性)。通過(guò)使用本文所定義的脈沖回波方 法或透射方法，可以驗(yàn)證是否存在所揭示的特征(裂紋和/或非均勻性)。相應(yīng)地， 可以使用本文所描述的方法的組合。
盡管已結(jié)合較佳實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是各種修改和添加對(duì)于本領(lǐng)域的 技術(shù)人員而言應(yīng)該是明顯的。所有這些添加、變化和修改都被包括在本發(fā)明的范圍 中，該范圍由權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)方案來(lái)限定。
權(quán)利要求
1. 一種用于檢測(cè)經(jīng)燒制或生坯陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部特征的方法，包括如下步驟(a)將超聲發(fā)射器置于蜂窩式結(jié)構(gòu)上的第一外部位置附近；(b)將超聲接收器置于蜂窩式結(jié)構(gòu)上的第二外部位置附近；(c)驅(qū)動(dòng)發(fā)射器以產(chǎn)生超聲波，所述超聲波傳導(dǎo)穿過(guò)蜂窩式結(jié)構(gòu)的內(nèi)部；(d)在接收器處接收經(jīng)調(diào)制的超聲波；(e)基于經(jīng)調(diào)制的超聲波產(chǎn)生一響應(yīng)信號(hào)；(f)從所述響應(yīng)信號(hào)中過(guò)濾掉噪聲以便產(chǎn)生經(jīng)過(guò)濾的響應(yīng)信號(hào)；以及(g)分析經(jīng)過(guò)濾的響應(yīng)信號(hào)以確定有沒(méi)有內(nèi)部不連續(xù)性或非均勻性。
2. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一位置處的超聲發(fā)射器和第二位置處的接收器被定位成與蜂窩式結(jié)構(gòu) 接觸嚙合。
3. 如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一位置處的超聲發(fā)射器和第二位置處的接收器被定位成與蜂窩式結(jié)構(gòu) 的相反的端面接觸嚙合。
4. 如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一位置處的超聲發(fā)射器和第二位置處的接收器被定位成與蜂窩式結(jié)構(gòu) 的同一端面接觸嚙合。
5. 如權(quán)利要求3所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一位置和第二位置是同一位置，并且發(fā)射器和接收器包括超聲收發(fā)器。
6. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一位置處的超聲發(fā)射器和第二位置處的接收器被定位成在基本上同一位置處與蜂窩式結(jié)構(gòu)嚙合，以及其中當(dāng)超聲波在蜂窩式結(jié)構(gòu)的一部分處發(fā)生內(nèi)部反射時(shí)產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的超聲波。
7. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射器以產(chǎn)生小于約5 MHz的超聲波。
8. 如權(quán)利要求7所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射器以產(chǎn)生介于約150-700 kHz之間的超聲波。
9. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述蜂窩式結(jié)構(gòu)包括塞緊的通道和透氣壁，并且驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射器以產(chǎn)生介于 約150-500 kHz之間的超聲波。
10. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述蜂窩式結(jié)構(gòu)包括貫流基板，并且驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射器以產(chǎn)生介于約500-700 kHz之間的超聲波。
11. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，還包括如下步驟 將發(fā)射器和接收器相對(duì)于蜂窩式結(jié)構(gòu)重新定位到與第一和第二位置間隔開(kāi)的重新測(cè)試位置處，并且重復(fù)步驟(c)-(g)。
12. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述蜂窩式結(jié)構(gòu)是包括塞緊通道的粒子過(guò)濾器。
13. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述蜂窩式結(jié)構(gòu)是選自堇青石、碳化硅、莫來(lái)石和鈦酸鋁的材料，或者若 所述蜂窩式結(jié)構(gòu)是生坯陶瓷體則在被燒制時(shí)就形成選自堇青石、碳化硅、莫來(lái) 石和鈦酸鋁的材料。
14. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，用于形成蜂窩式結(jié)構(gòu)的材料在被燒制時(shí)具有介于約15% 85%之間的總多孔率。
15. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述發(fā)射器和接收器按相對(duì)的關(guān)系被定位成在蜂窩式結(jié)構(gòu)的分開(kāi)的相對(duì)位置 處接觸嚙合。
16. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述發(fā)射器和接收器被定位成在蜂窩式結(jié)構(gòu)上彼此相對(duì)驟使發(fā)射器和接收器按相對(duì)的關(guān)系重新定位到與第一和第處，并且重復(fù)步驟(c)-(g)。
17. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述發(fā)射器被包括在發(fā)射器陣列中，并且所述接收器被包括在接收器陣列中。
18. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述發(fā)射器和接收器按相對(duì)的關(guān)系被定位到蜂窩式結(jié)構(gòu)上相對(duì)的位置附近而 并不與之接觸。
19. 如權(quán)利要求18所述的檢測(cè)方法，還包括如下步驟 使發(fā)射器和接收器相對(duì)于蜂窩式結(jié)構(gòu)相對(duì)地移動(dòng)，并且重復(fù)步驟(c) - (g)。
20. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于，所述陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)具有空氣通路和基板通路，并且所述超聲發(fā)射器和接收 器被定位在所述結(jié)構(gòu)中的空氣通路上，并且所述結(jié)構(gòu)是生坯陶瓷體。
21. 如權(quán)利要求l所述的檢測(cè)方法，其特征在于，，并且還包括如下步 二位置間隔開(kāi)的位置所述陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)具有空氣通路和基板通路，并且所述超聲發(fā)射器和接收 器被定位在所述結(jié)構(gòu)中的空氣通路上，并且所述結(jié)構(gòu)是經(jīng)燒制的陶瓷。
全文摘要
提供了一種用于檢測(cè)在經(jīng)燒制或生坯陶瓷蜂窩式結(jié)構(gòu)中有沒(méi)有內(nèi)部不連續(xù)性或非均勻性的方法和設(shè)備。在該方法中，超聲發(fā)射器(33)和接收器(35)被定位在蜂窩式結(jié)構(gòu)的外部位置處，并且驅(qū)動(dòng)發(fā)射器以產(chǎn)生一超聲波，該超聲波傳導(dǎo)穿過(guò)蜂窩式結(jié)構(gòu)(40)的內(nèi)部，并且被超聲接收器接收到。接收到的超聲波經(jīng)過(guò)濾，然后被分析，以確定有沒(méi)有內(nèi)部不連續(xù)性(17)。發(fā)射器產(chǎn)生其頻率為5MHz或更小的超聲波，以便在超聲接收器所接收到的傳播的波中維持很高的信噪比。本發(fā)明的設(shè)備包括超聲發(fā)射器和接收器的陣列，當(dāng)陶瓷基板相對(duì)于該陣列移動(dòng)時(shí)這些發(fā)射器和接收器同時(shí)被驅(qū)動(dòng)，從而迅速且有效地對(duì)陶瓷體進(jìn)行全面的非接觸掃描以查看有沒(méi)有不連續(xù)性。
文檔編號(hào)G01S15/00GK101438150SQ200680054599
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者L·E·漢普頓, Z·史 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司